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Geología

La frágil corteza del nordeste brasileño

El espesor de la superficie explica los constantes temblores de tierra en la región

FABIO COLOMBINIPaulo Afonso, Bahía: corteza con 35 kilómetros de espesorFABIO COLOMBINI

El estudio geofísico más minucioso realizado al respecto de la Provincia Borborema, el nombre utilizado por los expertos para referirse al inmenso macizo rocoso que forma buena parte del nordeste brasileño, reveló que la corteza terrestre en ese lugar es bastante más delgada que el promedio global. La hipótesis indica que la disminución del espesor habría ocurrido durante el período Cretácico (hace entre 136 y 65 millones de años), cuando África y América del Sur se separaron debido a la deriva de las placas que conforman esos dos continentes. En el transcurso de ese proceso, la corteza se habría estirado en aquella región como un queso derretido del que se tira de sus extremos. Normalmente, la corteza presenta un espesor de alrededor de 40 kilómetros. En los Himalayas, puede alcanzar los 70 kilómetros, dice Reinhardt Fuck, investigador de la Universidad de Brasilia (UnB). En algunas regiones del nordeste tiene entre 30 y 35 kilómetros, y llega a menos de 30 en algunos sitios. Eso significa que esa corteza fue muy estirada, afinada por los procesos tectónicos.

Esta condtatación es una de las más relevantes, pero lejos está de ser la única que proporcionaron los estudios realizados en la Provincia Borborema. Fuck es el coordinador del Instituto Nacional de Ciencia y Tecnología (INCT) en Estudios Tectónicos, que desde el final de 2009 reúne a grupos de diversas instituciones de Brasil, tales como la Universidad Estadual de Campinas (Unicamp), la Universidad Federal de Río Grande do Norte (UFRN), la Universidad Federal de Ceará (UFC), el Instituto Nacional de Investigaciones Espaciales (Inpe) y el Observatorio Nacional, de Río de Janeiro. Con una inversión de 2,6 millones de reales, los investigadores produjeron alrededor de 30 artículos científicos durante los últimos dos años. Los esfuerzos comienzan a completar una importante laguna en la investigación geológica del territorio brasileño. Actualmente contamos con un conocimiento geológico razonable de Brasil en términos de superficie, explica Fuck. Pero ello no basta para comprender cómo se formó y evolucionó la corteza. En ese punto aparece la geofísica, con una serie de métodos para analizar la composición de rocas, anomalías gravimétricas, magnetismo de las rocas profundas y así sucesivamente.

Esas investigaciones comenzaron a evolucionar en la década de 1990, cuando Jesus Berrocal, entonces investigador en la USP, hoy jubilado, obtuvo apoyo por parte de la FAPESP para un proyecto de geofísica en el centro-oeste. En colaboración con Fuck y el personal de la UnB, Berrocal condujo por primera vez en el país un estudio de refracción sísmica, una técnica que permite determinar el espesor de la corteza terrestre y la transición entre ella y el manto, la capa inmediatamente inferior. Incluso así, era un tímido esfuerzo. Pero los resultados propiciaron la consecución de mayores recursos cuando el Ministerio de Ciencia y Tecnología creó los denominados Institutos del Milenio, durante el pasaje del siglo XX hacia el XXI. Ése, a su vez, constituyó el embrión para el INCT, que produce actualmente los resultados más completos hasta ahora obtenidos sobre cualquier región de la corteza brasileña.

La técnica utilizada para medir el espesor de la corteza fue la misma que se aplicara años antes en el centro-oeste, y consiste en generar explosiones cercanas a la superficie verificando cómo se propagan las ondas de choque en el interior de la Tierra. Cuando esas ondas pasan de un medio a otro, son parcialmente reflejadas y refractadas (cambian su velocidad). Y como las regiones internas del planeta presentan densidades y consistencias diferentes, es posible, mediante la medición de la velocidad de propagación de las ondas en el transcurso del tiempo, estimar dónde se encuentra la frontera entre la corteza, que es sólida, y el manto, que es más denso.

Durante la madrugada
El procedimiento requiere tomar una serie de precauciones. Se realizan perforaciones de 25 centímetros de diámetro y 45 metros de profundidad, separadas 50 kilómetros unas de otras, y se colocan en el fondo explosivos en gel. El pozo luego se tapa completamente, para que la explosión no se difunda por el aire, donde naturalmente, encontraría menor resistencia. Para medir los efectos de la explosión los investigadores instalan sismógrafos distribuidos por la región, cada dos kilómetros. El momento de las detonaciones son varias, realizadas en forma secuencial, en intervalos que van de 15 minutos a una hora es meticulosamente controlado. Todo esto se realiza durante la madrugada.

046-049_crostas_184Tomamos todos los recaudos para no afectar a las propiedades. La energía liberada es muy pequeña. Como máximo, puede provocar un desmoronamiento alrededor de la perforación, dice Fuck. Hasta una distancia entre 100 y 200 metros del lugar, se siente cierta vibración ocasionada por el temblor. Pero a 300 metros prácticamente ya no se percibe nada, comenta. La explosión es sorda, porque el pozo es taponado. Se percibe una vibración, pero no se oye nada. La principal razón para que los experimentos se efectúen durante la madrugada es la necesidad de evitar vibraciones ajenas al experimento, dada la sensibilidad de los sismógrafos. Si pasara por las cercanías un camión o una vaca, ellos lo registran, comenta el geólogo.

Otros estudios realizados por el grupo del INCT condujeron a resultados complementarios, que ayudan a delinear con mayor precisión la historia geológica de la región de Borborema. El grupo de Aderson Farias do Nascimento, de la UFRN, muestra que no sólo la litosfera del nordeste es más delgada, tal como lo sugerían los estudios de refracción sísmica. Ahí hay un escalón hacia una región bastante más espesa que se ubica en el denominado cratón de São Francisco, el macizo rocoso sobre el cual se asienta una parte de Bahía y también de Minas Gerais. La transición entre esas dos composiciones de la corteza se encuentra marcada por una división clara y visible en la geología local: una línea de volcanes extinguidos que se extiende entre Macau, en Río Grande do Norte y Queimadas, en Paraíba.

Descubrimos que las características de las rocas que componen la litosfera al oeste de esa línea volcánica son muy diferentes de las características del tipo de roca profunda que encontramos en el este, dice Nascimento. La hipótesis del grupo es que, mediante el estiramiento de la región costera, se formó ese escalón, y el manto terrestre, más caliente, se elevó más cerca de la superficie. Al acumularse calor, el surgimiento de la actividad volcánica se tornó inevitable. Pero no hay porqué temer: la última erupción debe de haber ocurrido hace 7 millones de años. Resulta difícil preverlo, pero incluso es posible que vuelva a suceder algo en la región, expresa.

Para obtener esos datos el interior de la Tierra, el grupo de la UFRN utilizó sismógrafos. Aunque, en lugar de medir explosiones controladas a pocos metros de profundidad, tal como en el caso de la refracción sísmica, ellos registraron temblores reales, ocurridos a por lo menos 3 mil kilómetros de distancia de las estaciones de registro. A partir de la información original, echaron mano de una técnica denominada función del receptor para arribar a las conclusiones. Es un proceso que se realiza en las mediciones sísmicas. Con cada evento registrado, los datos en bruto reflejaban cuatro efectos diferentes: el de la fuente sísmica, el de la propagación, el de la interacción de la propagación con estructuras de superficie, y un cuarto, que es el efecto del propio equipamiento sobre la medición. Éste último es el más conocido y más fácil de sustraer.

El procesamiento consiste justamente en el camino para sustraer de la confusión los efectos de la fuente y de la propagación. El resultado es el que se identifica solamente con la geología del lugar de la estación, explica Nascimento. Para brindar una idea de la dificultad, es como si uno comiera un pastel y fuese capaz de decir: éste tiene tanto de harina, tanto de azúcar, tanto de chocolate en polvo. La ventaja de esta técnica es que resulta más económica y menos complicada que la de refracción sísmica, ya que basta con instalar los equipos y esperar por los terremotos al otro lado del mundo. Es de hecho menos precisa pero puede cubrir una región bastante mayor. Cuando se realizan explosiones a lo largo de una línea, sólo se obtienen datos al respecto de esa línea. La refracción sísmica es como una radiografía, se obtiene una imagen en un sólo plano. En nuestro caso, pudimos observar con detalle el contraste de composición entre la Provincia Borborema y el cratón de São Francisco, relata el geofísico de la UFRN.

Patos, Paraíba: corteza de 33 kilómetros más espesa en el sur

Robson Silva Reis/ UNBPatos, Paraíba: corteza de 33 kilómetros más espesa en el surRobson Silva Reis/ UNB

Terremotos
Otro punto de interés em la Provincia Borborema son las fallas geológicas, causantes de terremotos. Brasil está emplazado en una región estable, en medio de una placa tectónica, sin grandes sacudidas sísmicas. No obstante, existen varias fallas, concentradas en el nordeste. Los temblores son constantes en la región, pero raramente sobrepasan 4 puntos en la escala de Richter. Generalmente ocasionan daños menores, pero a veces asustan. En la ciudad de  Sobral, en Ceará, en 2008 y 2009 las personas salían de sus casas, temerosas de que el techo se desplomase, comenta Fuck.

A pesar del conocimiento generado mediante esos estudios, prever terremotos sigue siendo tan difícil como lo fue siempre. Aunque no se hayan realizado avances en ese sentido, los investigadores brasileños identificaron el origen de esos temblores que afectan al nordeste y cartografiaron las fallas geológicas responsables por ellos, una información que a partir de ahora puede orientar la realización de grandes obras de ingeniería, tales como la construcción de puentes y represas, o incluso el asentamiento de personas.

El grupo del ICNT para Estudios Tectónicos distribuyó estaciones sísmicas por el nordeste, justamente para monitorear las sacudidas y detectar sus epicentros. Diversas fallas relevantes ya habían sido identificadas en el pasado, tales como la alineación Transbrasiliana, que se extiende desde Argentina hasta el litoral de Ceará. Pero los resultados del equipo de Fuck revelaron que los temblores que afectan a la ciudad de Sobral frecuentemente nada tienen que ver con esa alineación. Parecen estar relacionados con otra falla, hasta ahora desconocida. Nuestros estudios revelan que se trata de una falla que no se encuentra en los mapas geológicos y que presenta una dirección divergente.

Los investigadores no saben con certeza por qué algunos lugares que atraviesa la falla son más propensos a los temblores que otros. Pero está claro que hay sitios preferenciales para la liberación de energía. Sobral es uno de ellos. Aparentemente algunas regiones de la corteza se encuentran disminuidas en su espesor, dice Fuck. Los trabajos en la Provincia Borborema continúan. Elegimos esa región como una suerte de programa piloto. Mediante esos experimentos, queremos formar equipos que puedan trasladar ese tipo de estudio hacia todo Brasil.

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